JP2599272B2

JP2599272B2 - 潤滑油

Info

Publication number: JP2599272B2
Application number: JP62262386A
Authority: JP
Inventors: 啓一谷川; 勇三桧垣
Original assignee: 日清製油株式会社
Priority date: 1987-10-17
Filing date: 1987-10-17
Publication date: 1997-04-09
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JPH01104693A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は潤滑性に優れた含窒素エステル化生成物に関
するものであり、圧延油、切削油、研削油、引抜き加工
油、プレス加工油等の金属加工油や金属塑性加工油ある
いは合成繊維の紡糸油等に利用出来る。特に薄鋼板の圧
延において高潤滑性と高ミルクリーン性すなわち、潤滑
性と直接焼鈍性に優れている。この他金属の冷間圧延お
よび切削加工、研削加工、引抜き加工、プレス加工等の
金属塑性加工において優れた特性を示す潤滑油剤に関す
るものである。

（従来の技術）近年各種機械工業の急速な発展にともなって潤滑油の
使用条件が苛酷化してきており、すぐれた潤滑特性が要
求されるようになってきた。

薄鋼板に使用する冷間圧延油は動・植物油脂（牛脂・
豚脂・大豆油、ナタネ油、パーム油、ヤシ油等）を基油
とするものと鉱油を基油とするものに大別される。近
年、省エネルギー、生産能率の向上に伴ない高速圧延、
高圧下率圧延、ミルクリーン圧延が指向されている。動
・植物油脂を基油に用いた圧延油は高負荷・高速圧延に
適したものであるが、冷間圧延を行なった鋼板の付着油
分を脱脂せずに直接焼鈍すると、焼鈍工程において鋼板
表面汚れを生ずる。つまり潤滑性には優れるがミルクリ
ーン性には不適なものである。

一方、鉱物油を基油とした圧延油を用いて冷間圧延に
供した場合には、冷薄鋼板を直接焼鈍しても表面汚れを
生ずることがなくミルクリーン性に優れている。しか
し、高負荷、高速圧延性に欠ける。

一般に鉱物油を基油とした圧延油は圧延潤滑性を高め
るために、動・植物油脂や脂肪酸（カプリン酸、ラウリ
ン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノ
レン酸等）あるいは油化学73-11月号p.695〜706に掲載
されているようなエステル類（アルコール成分がトリチ
ロールプロパン、ペンタエリスリトール、２−エチルヘ
キシルアルコール等によるモノエステル、ジエステル、
ポリオールエステル等の合成エステル）等の油性向上剤
を添加して用いられているが、これらの添加量はミルク
リーン性を保持するために必要最少限の狭い範囲に調整
されている。以上のように高潤滑性と高ミルクリーン性
を同時に満足させうる冷間圧延油の検討は種々行なわれ
ているが、（例えば特開昭56-135600、特開昭59-8049
8）両者に適したものがないのが現状である。

一方金属の切削加工・研削加工に用いる潤滑油剤は、
鉱油、動植物油脂、極圧添加剤、界面活性剤、消泡剤、
金属防食剤、酸化防止剤、防腐、防黴剤等を目的に応じ
て適宜混合して組成されている。切削油剤は通常水で10
〜100倍に希釈して使用されているが、場合によっては
水不溶性切削油剤を使用する場合もある。

切削、研削油の具備すべき基本的条件は潤滑性、冷却
性、防錆性およびその他の付帯的条件、例えば起泡性、
手荒れ性、人畜毒性、臭気等を有さないことである。切
削、研削油剤は使用の目的や条件によって重点のおき方
は異なるにしても、上記諸性能をバランスよく具備しな
ければならないが諸条件を満足させ得る切削、研削油剤
が、かならずしも十分でないのが現状である。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は近年潤滑油の使用条件が苛酷化される中です
ぐれた潤滑特性を付与すべく、分子設計された合成潤滑
油である。

すなわち高潤滑性、高安定性であり、かつ微生物によ
る劣化がしにくく、腐敗しにくい合成油剤である。

本発明は省エネルギー、省工程など生産能率の向上に
寄与する鋼用冷間圧延油では、高速度、高圧力下で生ず
る熱や機械的剪断に対して安定で、酸化、分解、重合等
の化学反応に対しても安定である。また焼鈍工程におい
て圧延油の熱分解残査を生ずることなく容易に揮散し、
鋼板表面清浄性（ミルクリーン性）と高潤滑性を合せ持
つものである。

一方切削、研削油剤の場合、本発明は潤滑性、冷却
性、防錆性に優れているとともに起泡性、手荒れ性、人
畜毒性の問題もなくかつ腐敗しにくい合成潤滑油剤であ
る。

（問題点を解決するための手段、作用）本発明は３級窒素を含有する２価以上４価以下のアミ
ノポリアルコールと脂肪酸と二塩基酸とのエステル化生
成物を主成分とする潤滑油である。２価以上４価以下の
アミノポリアルコールとしては下記一般式（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）が使用出来る但しR₁：炭素数１以上20以下のアルキル基、アルケニル
基またはシクロヘキシル基、フェニル基 R₂：炭素数２以上６以下のアルキル基またはシクロヘキ
シル基、フェニル基、 X:HまたはCH₃ n:1〜３の整数一般式（Ａ）のアミノポリアルコールとしてはメチル
ジエタノールアミン、メチルジイソプロパノールアミ
ン、エチルジエタノールアミンエチルジイソプロパノ
ールアミン、プロピルジエタノールアミン、プロピルジ
イソプロパノールアミン、ブチルジエタノールアミン、
ブチルジイソプロパノールアミン、シクロヘキシルジエ
タノールアミン、シクロヘキシルジイソプロパノールア
ミン、牛脂脂肪酸アミンのエチレンオキサイド付加物ま
たはプロピレンオキサイド付加物等が使用出来る。

一般式（Ｂ）のアミノポリアルコールとしてはN,N′
−ビス（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン、N,N′−
ビス（２−ヒドロキシプロピル）ピペラジン、N,N′−
ビス（２−ヒドロキシエチル）２−メチルピペラジン、
N,N′−ビス（２−ヒドロキシプロピル）、２−メチル
ピペラジン等が使用出来る。

一般式（Ｃ）のアミノポリアルコールとしてはトリエ
タノールアミン、トリイソプロパノールが使用できる。

一般式（Ｄ）のアミノポリアルコールとしてはトリス
−（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、トリス
−（２−ヒドロキシプロピル）イソシアヌレート等を使
用出来る。

また一般式（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）で前述し
た各アミノポリアルコールに、さらにエチレンオキサイ
ドまたは、プロピレンオキサイドを付加したポリオール
も使用できる。ここでポリオールとしてエチレンオキサ
イド付加物はたはプロピレンオキサイド付加物とした理
由は、それ以上のアルキレンオキサイド付加物たとえば
ブチレンオキサイド付加物等は工業的に高価となり入手
しにくく本目的の潤滑油には不都合である。

一般式（Ａ）の含窒素ポリオールでｎは１〜３の範囲
がよくｎが４以上になると分子量が大きくなり、かつエ
ーテル結合の増加と共に潤滑油が減少する。但し、ここ
で示すｎ数は平均のモル数であり、平均３モルの場合、
エチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドの付加
モル数に分布が生じ、ｎが４以上のものも含まれてくる
場合もある。つまりｎはあくまでも平均の数であり、そ
の平均モル数が３以下がよい。

脂肪酸としては、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン
酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステア
リン酸、アラキン酸、ベヘニン酸、モンタン酸、パルミ
トオレイン酸、オレイン酸、エルカ酸、リシノール酸、
ヒドロキシステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、イ
ソオクチル酸、イソデカン酸、イソラウリン酸、イソミ
リスチン酸、イソパルミチン酸、イソステアリン酸、イ
ソアラキン酸等の炭素数６以上の脂肪酸である。またラ
ノリン脂肪酸、魚油脂肪酸、大豆油脂肪酸、ヤシ油脂肪
酸、牛脂脂肪酸等およびそれらを水素添加した脂肪酸等
の天然脂肪酸を使用することもできる。炭素数５以下の
脂肪酸を用いた場合には潤滑性が劣る。

一方、脂肪酸の炭素数の上限は規制しないが、一般に
工業的に安価に入手可能な範囲としては炭素数30以上が
好ましい。

二塩基酸としては脂肪族二塩基酸であるシュウ酸、マ
ロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、グルタル
酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン
酸、セパシン酸、デカンジカルボン酸、ドデカンジカル
ボン酸、テトラデカンジカルボン酸、ヘキサデカンジカ
ルボン酸、オクタデカンジカルボン酸、エイコサデカン
ジカルボン酸、ダイマー酸、およびフタル酸、シクロヘ
キシルジカルボン酸、リンゴ酸、酒石酸、さらには含硫
黄二塩基酸であるチオジグリコール酸、チオジプロピオ
ン酸、ジチオグリコール酸、ジチオジプロピオン酸が使
用出来る。

特にコハク酸、マレイン酸、アジピン酸、アゼライン
酸、セパシン酸、ドデカンジカルボン酸、エイコサデカ
ンジカルボン酸、ダイマー酸、フタル酸、リンゴ酸、酒
石酸は工業的に入手しやすく有利であり、また含硫黄二
塩基酸であるチオジグリコール酸、チオジプロピオン
酸、ジチオジグリコール酸、ジオチジプロピオン酸は性
能面でより優れる。炭素数37以上の二塩基酸は工業的に
入手しにくいとともに反応性、潤滑性においても劣り、
本目的の潤滑剤として好ましい成分ではない。

アミノポリアルコールと脂肪酸とのエステル化生成分
で、各反応仕込量は特に限定されるものではないが、ア
ミノポリアルコール／脂肪酸／二塩基酸の各反応モル比
により、ポリエステル化され粘度が高すぎたり、あるい
はゲル化することもあり、またさらには平均分子量で著
しく高くなると本目的の潤滑性をそこなうこともあるこ
とから、以下の反応モル比とすることが望しい。

一般式（Ａ）または（Ｂ）のアミノポリアルコールと
脂肪酸と二塩基酸との各反応モル比はアミノポリアルコ
ール／脂肪酸／二塩基酸＝2/1/1〜2/2/1がよい。

一般式（Ｃ）または（Ｄ）のアミノポリアルコールと
脂肪酸と二塩基酸との各反応モル比はアミノポリアルコ
ール／脂肪酸／二塩基酸＝2/2/1〜2/4/1がよい。

エステル化反応は、無触媒または触媒存在下通常の方
法で行ない本発明のエステル化生成物を合成することが
出来るが、合成法は特に限定するものではない。

ここで云う合成エステル油剤とは切削、研削油、プレ
ス加工油、圧延油等の金属塑性加工油や機械潤滑油等広
く各種用途に利用できるものである。本発明の合成エス
テルを主成分とした鋼の冷間圧延油は高潤滑性、高ミル
クリーン性を有するもので薄鋼板の圧延と鋼板を脱脂す
ることなく直接焼鈍することを可能とし、またさらに切
削、研削油剤として潤滑性、冷却性、防錆性をそなえ、
かつ起泡性、手荒性、人畜毒性、臭気性等になんら問題
のない優れた特性を有するものである。

本発明の合成エステルを圧延油、および切削・研削
油、引抜き加工、プレス加工等の金属塑性加工用潤滑
油、内燃機関潤滑油或いは合成繊維の防糸油剤等に使用
するに際しては、合成エステル単独で使用することもで
きる。また他の基油、例えば鉱物油、動・植物油や一般
に使用されている既存の合成エステルと混合して使用す
ることができる。また目的に応じてこれらに乳化剤を加
えてエマルション液として用いることもできるし、また
含窒素ポリオールで特にエチレンオキサイド付加物のモ
ル数を高くすることにより、自己乳化油剤として用いる
こともできる。

その他一般に潤滑剤の添加物として常用されている乳
化剤、脂肪酸、酸化防止剤、腐食防止剤、防腐・防黴剤
等と組合せて使用することもできる。

本発明の合成エステル化合物を他の基油等と混合して
用いる場合には、１重量％以上の添加で効果が認められ
るが、５重量％以上望ましくは20重量％以上の含有量と
することによって特性が安定する。以下、エステルの合
成法の一例を示す。

合成例撹拌機、温度計、窒素ガス吹込管、水分離器を備えた
４ツ口フラスコにメチルジエタノールアミン238g、アジ
ピン酸146g、トール油脂肪酸443gを仕込み触媒としてｐ
−トルエンスルホン酸を1.7g添加しキシレンを還流溶剤
として仕込量の５％を添加し、よく攪拌し混合物を160
〜230℃にて計算量の水が留出するまで反応を行なっ
た。その必要時間は８時間であった。

反応終了後水洗し触媒を除去し引続き減圧にてキシレ
ンを留去後、活性白土を用いて脱色濾過して黄色液体を
得た。収量681g酸価1.9であった。（試料Ａ）以下同様
の方法で合成エステルを製造した。得られた合成エステ
ルの性状など第１表〜第４表に示した。

（実施例）実施例１金属塑性加工における一般特性試験本発明の潤滑油の性能試験結果を従来のものと比較し
第５表に示す。

摩擦係数および耐焼付性はバウデン試験機により、耐
熱性は熱天秤によりそれぞれ測定した。

〈パウデン試験機による試験〉低炭素鋼板の表面に各種供試剤を塗油し、塗油面に直
径3/16インチの鋼球を荷重3Kgで押圧し（ヘルツ圧223Kg
/mm²）、速度4mm/secで往復摺動させて塗油剤の摩擦係
数が0.15に達するまでの摺動回数（耐焼付性）を測定し
た。

〈熱天秤による試験〉白金るつぼに供試剤を35mg入れてこれをHe雰囲気で毎
分５℃づつ加熱してゆき、るつぼ中の供試剤が分解、焼
失した時点の加熱温度を測定した。

パウデン試験では、実際の塑性加工条件にできるだけ
近似させ、試験温度は塑性変形による発熱を考慮して20
0℃とし、鋼板も塑性変形し易い軟鋼板を使用してい
る。

摩擦係数は実際の加工時の所要動力と対応し、耐焼付
性は焼付疵の発生、工具寿命と対応するものである。

また熱天秤による試験では、供試剤の焼失温度が高い
ほど耐熱性が良いといえる。

実施例２圧延潤滑油実用圧延油の基油に用いられている鉱油あるいはパー
ム油に、添加剤として常用されている乳化剤、脂肪酸及
び酸化防止剤等と本発明の圧延油である合成エステルを
配合した時に得られる圧延油組成の潤滑性と焼鈍性につ
いての評価を行なった。

エマルション圧延は２段ロール式圧延機で、圧延材料
（spcc）1.2×20×200mmを油分濃度３％、溶温50℃の条
件で、圧下率40％における圧延荷重を測定し圧延潤滑性
を評価した。また焼鈍性については供試エマルション液
で圧延したそのままの状態の鋼板を数10枚積み重ねた後
細巾の鋼帯で固定して小型焼鈍炉にて焼鈍した。焼鈍の
際の加熱条件は、HNXガス（H₂:5％）120ml/min雰囲気中
で、昇温速度を10℃/minとして600℃迄加熱し、600℃で
１時間保持後放冷した。その後、鋼板表面にセロファン
テープを粘着し、表面付着物を採取し、これを白色紙に
はりつけて汚れの度合を目視判定し、鋼板表面清浄性を
評価した。試験結果を第６表にまとめて示すが表中の記
号は第１表〜第４表と同一である。

実施例３切削研削油第７表に本発明物質を配合した切削油（試料No.1〜
３）の耐久試験、四球潤滑性試験αモデル潤滑性試験の
結果を示す。試料No.4、５は市販切削油を示す。

実施例４水性切削油第７表に本発明物質を配合した水性切削油（試験No.7
〜11）を調整し、滅菌水で希釈して５重量％とし試験液
とした。

第８表に示す配合例を用いて第９表に示す試験を行っ
た。

注１）14日後の状態 ○：変化なし △：やや灰黒色化注２）14日後の状態 ○：腐敗臭なし △：やや腐敗臭あり注３）各試料液400mlを滅菌した500ml容の平底フラス
コに入れ、30℃で14日間振とう培養（回転数150rpm）し
た。その後無菌的に試料の一部を接取し、真菌数を測定
し、同時にpHの測定、外観変化および臭気を観察した。
さらにさび止め性能の観察も行なった。

真菌数は抗生物質（クロラムフェニコールおよびテト
ラサイクリン）を添加したポテトデキストロース寒天培
地を用いてプレートカウント法により測定した。

注４）さび止め性の観察は鋳鉄切屑法によって行なっ
た。すなわち、約15gのドライカットした鋼物切屑（FC-
25、８−12メッシュ）をペトリ皿（内径約60mm）に採取
し、これに試料液約25mlを添加し、充分振とうしたの
ち、約４分間静置した。つぎに試料液を傾斜法によって
除去し、ペトリ皿に発生するさびの状態を経時的に調べ
た。

注５）曾田式振動子型摩擦試験機を用いて測定した。

注６）曾田式四球型試験機を用い、200rpmでステップ
ロード法（0.5Kg）により試験した。

（発明の効果）本発明のアミノポリアルコールと脂肪酸と二塩基酸か
ら得られる合成エステル化合物は、潤滑特性および安定
性が従来の潤滑油と比べてはるかにすぐれており、圧延
油、作動油、切削・研削油や金属塑性加工用潤滑油、内
燃機関用潤滑油、および合成繊維の紡糸油剤等各種工業
用潤滑油として利用可能である。

例えば、既存の合成エステルを冷間圧延油として、あ
るいは添加剤に転用しているものとは異なり、鋼板類の
圧延潤滑性の向上により、従来のパーム油を基油に用い
た場合と比べて動力費の節減など省エネルギー、省資源
的効果をもたらす。また、焼鈍性にも優れており、通常
の電解脱脂を省略することができ、設備コストを低減さ
せることができる。

また切削、研削油に関しては優れた潤滑性を有すると
ともに、臭気、安定性等各種使用条件を充分満足させえ
る高性能な油剤となり得る。

また加工潤滑においては高速加工などの苛酷な条件で
も充分な潤滑が保証され、加工の円滑化、能率化を可能
にする。

焼付疵など、潤滑不足が原因で発生する製品の品質低
下が防止できるとともに、工具の摩耗や破損も抑止さ
れ、製品の品質を高め、工具の寿命を大きく延ばす。

加工時の所要動力を軽減し、省資源、省エネルギーが
一層推進される等の多くの優れた効果を生ずるものであ
る。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 //(Ｃ１０Ｍ 109/02 105:62 105:34 105:36） (Ｃ１０Ｍ 159/12 133:08 129:32 129:34 129:40 129:42）Ｃ１０Ｎ 30:00 40:22 40:24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】３級窒素を含有する２価以上４価以下のア
ミノポリアルコールと脂肪酸と二塩基酸とのエステル化
生成物を含有する潤滑油において、該アミノポリアルコ
ールが（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）または（Ｄ）であること
を特徴とする潤滑油。但しR₁：炭素数１以上20以下のアルキル基、アルケニル
基またはシクロヘキシル基、フェニル基 R₂：炭素数２以上６以下のアルキル基またはシクロヘキ
シル基、フェニル基、 X:HまたはCH₃ n:1〜３の整数
【請求項２】脂肪酸が炭素数６以上30以下の直鎖状およ
び側鎖状飽和および不飽和の各天然および合成脂肪酸で
ある特許請求の範囲第１項記載の潤滑油
【請求項３】二塩基酸が炭素数２以上36以下の飽和およ
び不飽和二塩基酸である特許請求の範囲第１項記載の潤
滑油。
【請求項４】二塩基酸がチオジグリコール酸、チオジプ
ロピオン酸、ジチオジプロピオン酸、フタル酸、シクロ
ヘキシルジカルボン酸、リンゴ酸、酒石酸のいずれかで
ある特許請求の範囲第３項記載の潤滑油。
【請求項５】一般式（Ａ）または（Ｂ）のアミノポリア
ルコールと脂肪酸と二塩基酸との各反応モル比が、アミ
ノポリアルコール／脂肪酸／二塩基酸＝2/1/1〜2/2/1で
ある特許請求の範囲第１項記載の潤滑油。
【請求項６】一般式（Ｃ）または（Ｄ）のアミノポリア
ルコールと脂肪酸と二塩基酸との各反応モル比がアミノ
ポリアルコール／脂肪酸／二塩基酸＝2/2/1〜2/4/1であ
る特許請求の範囲第１項記載の潤滑油。
【請求項７】一般式（Ａ）のアミノポリアルコールがメ
チルジエタノールアミン、メチルジイソプロパノールア
ミン、エチルジエタノールアミン、プロピルジエタノー
ルアミン、プロピルジイソプロパノールアミン、ブチル
ジエタノールアミン、ブチルジイソプロパノールアミ
ン、シクロヘキシルジエタノールアミン、シクロヘキシ
ルジイソプロパノールアミンである特許請求の範囲第５
項記載の潤滑油。
【請求項８】一般式（Ｂ）のアミノポリアルコールがN,
N′−ビス（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン、N,N′
−ビス（２−ヒドロキシプロピル）ピペラジン、N,N′
−ビス（２−ヒドロキシエチル）２−メチルピペラジ
ン、N,N′−ビス（２−ヒドロキシプロピル）２−メチ
ルピペラジンである特許請求の範囲第５項記載の潤滑
油。
【請求項９】一般式（Ｃ）のアミノポリアルコールがト
リエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンであ
る特許請求の範囲第６項記載の潤滑油。
【請求項１０】一般式（Ｄ）のアミノポリアルコールが
トリス−（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートで
ある特許請求の範囲第６項記載の潤滑油。
【請求項１１】潤滑油が鋼板の冷間圧延油である特許請
求の範囲第１項記載の潤滑油。
【請求項１２】潤滑油が金属の切削油、研削油及び金属
の塑性加工油である特許請求の範囲第１項記載の潤滑
油。